【導(dǎo)讀】試問，ADC的TUE技術(shù)規(guī)格中的“總”意味著什么？這是不是代表著ADC數(shù)據(jù)表中所有增益誤差相加？本文主要深究影響ADC總精度的幾大因素，也可以說是總不可調(diào)整的誤差。
更確切地說，TUE是單位為最低有效位 (LSB) 的DC誤差技術(shù)規(guī)格。最低有效位 (LSB) 代表ADC的實(shí)際和理想傳遞函數(shù)之間的最大偏離。這個(gè)技術(shù)規(guī)格假定未執(zhí)行系統(tǒng)級校準(zhǔn)。
在概念上，TUE是ADC運(yùn)行方式中以下非理想類型數(shù)值的組合：
偏移誤差 (VOS)：如圖1所示，ADC實(shí)際和理想傳遞曲線間的恒定差異。這個(gè)值是測得的將ADC輸入短接至地而獲得的數(shù)字輸出。
圖1. ADC偏移誤差與輸入電壓之間的關(guān)系
增益誤差：ADC輸出的實(shí)際和理想斜率之間的差異。他通常表示為滿量程輸出碼上的ADC范圍或最大誤差的比率。如圖2中所示，增益誤差的絕對值在模擬輸入接近滿量程值時(shí)增加。
圖2. ADC增益誤差與輸入電壓之間的關(guān)系
積分非線性 (INL)：實(shí)際ADC傳遞曲線到理想直線運(yùn)行方式的最大非線性偏離。ADC的INL響應(yīng)沒有一定的形狀，并且取決于內(nèi)部電路架構(gòu)，以及由前端信號調(diào)節(jié)電路導(dǎo)致的失真。
圖3. ADC INL誤差與輸入電壓之間的關(guān)系
大多數(shù)ADC數(shù)據(jù)表指定所有上述DC誤差的典型值和最大值，但是未指定TUE這方面的數(shù)值。計(jì)算TUE的最大值可不像將所有單獨(dú)的DC誤差最大值加在一起那么簡單。這是因?yàn)樗羞@些誤差是不相關(guān)的，并且在出現(xiàn)最差偏移的情況下，增益和線性誤差也許不全都出現(xiàn)在ADC傳遞函數(shù)的同一個(gè)輸入電壓上。因此，誤差的簡單求和也許使系統(tǒng)精度看起來未必那么差。這在應(yīng)用的動(dòng)態(tài)范圍被限制在傳遞函數(shù)的中間時(shí)更是如此。
在這典型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，與ADC在一起的還有一個(gè)輸入驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)電壓基準(zhǔn)，他們也會(huì)影響總體偏移和增益誤差。因此，在大多數(shù)沒有校準(zhǔn)的系統(tǒng)中，偏移和增益誤差決定了計(jì)算TUE最大值時(shí)用到的INL。計(jì)算特定模擬輸入電壓上的最大TUE的推薦方法是，那一點(diǎn)上所有單個(gè)誤差最大值的和方根，（方程式1）。將所有這些誤差轉(zhuǎn)換為同樣的單位很重要，通常轉(zhuǎn)換為LSB。
方程式1生成一個(gè)針對TUE的典型“蝴蝶結(jié)”形狀的誤差圖。對于具有較高偏移誤差的系統(tǒng)，“蝴蝶結(jié)”圖有一個(gè)更厚的結(jié)（圖4A）。相反，對于增益誤差較高的系統(tǒng)，“蝴蝶結(jié)”的結(jié)變薄，而弓形變厚（圖4B）。
圖4.“蝴蝶結(jié)”形狀的ADC TUE與輸入電壓間的關(guān)系
總的來說，由于誤差取決于ADC工作時(shí)的輸入電壓范圍，所以沒有計(jì)算ADC最大TUE的確定公式。如果系統(tǒng)不要求采用整個(gè)ADC輸入范圍，你可以通過使ADC遠(yuǎn)離其傳遞函數(shù)的端點(diǎn)運(yùn)行來大大減少TUE。
相關(guān)閱讀：
ADC精度與分辨率差異化理解，揪出ADC不準(zhǔn)確原因
閉環(huán)系統(tǒng)中多片高速ADC和DAC如何"至關(guān)重要"
電源設(shè)計(jì)必知：談?wù)勲娫慈ヱ詈虯DC接口的奧秘
